Смемотехника построения телефонных приставок

1.1 ОБЗОР ПРЕДЛОЖЕНИЙ В ОБЛАСТИ СЕРВИСНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ ПРИСТАВОК

Телефонная связь, как средство общения и передачи инфор мации, незаменима в быту и на производстве. Ее характеристики определяются множеством факторов, таких как: количество теле фонных линий, вид оборудования АТС, типы применяемых теле фонных аппаратов и т.п. Для достижения высокого качества и удобства этой связи абоненту необходим определенный набор сервисных возможностей. Современные телефонные аппараты позво ляют обеспечить такие функции, как: повтор набора номера, автодозвон, память номеров, удержание линии, переадресация вызовов и пр.

При необходимости расширения возможностей телефона могут применяться самые разнообразные дополнительные устройства — телефонные приставки. Такие устройства вводят специальные сервисные возможности и, иногда, предназначены для стыковки нестандартного оборудования с АТС. В настоящее время на рынке представлено множество предложений от небольших организаций, фирм и даже отдельных разработчиков. Ниже приводится краткий обзор некоторых устройств, пользующихся повышенным спросом.

АОНы

Автоматические определители номера. Эти устройства достаточно широко распространены и известны потребителям. Они позволяют определить номер звонящего вам абонента и, помимо этого, как правило, обладают массой дополнительных функций (записная книжка, автодозвон и т.п.). Выполняются они и в виде многофункциональных телефонных аппаратов, и в виде специальных сервисных приставок, и в виде специальных модулей, модернизирующих некоторые виды стандартных телефонных аппаратов, и даже в виде программного обеспечения для применения на определенных видах модемов для ПК.

Микро-АТС

Предназначены для эксплуатации нескольких телефонных аппаратов на одной или нескольких телефонных линиях. Такие системы могут иметь самые разнообразные функции (переадресовка вызова, внутренняя связь, приоритет телефонов и т.п.) и являются чем-то средним между примитивными развствитслями номера и крупноформатными офисными Мини-АТС.

Раэветвители телефонного номера

Позволяют (аналогично блокираторам) отключать параллельный телефонный аппарат при разговоре по другому аппарату и. что является основной функцией, позволяют избирательно дозваниваться на любой из подключенных к одной! линии телефонных аппаратов. Существует несколько типовых решений проблемы избирательного дозвона: двукратный набор номера (набор номера - 1-4 гудка - повесить трубку - повторный набор номера), набор дополнительной цифры (набор номера - разветвитель поднимает трубку - набор дополнительной цифры). Метод с дополнительной цифрой применим не на всех видах АТС. Следует понимать, что данное устройство работает без взаимодействия с аппаратурой АТС и его нельзя путать с обычным спариванием номера, когда абоненты также имеют только одну линию, но у них разные номера.

Блокираторы параллельных телефонных аппаратов

Служит для раздельного использования двух телефонных аппаратов на одной телефонной линии. При снятии трубки на одном телефонном аппарате другой телефонный аппарат отключается (блокируется). Блокиратор исключает прослушивание с параллельного телефона и подзвякивание при наборе номера на нем.

Устройства защиты линии от "пиратов"

Применяются в профилактических целях и при наличии подозрения об использовании телефонных линий посторонними лицами. Основные методы защиты линий следующие: кодовый доступ к линии (набор кода перед набором номера), блокировка выхода на межгород (блокировка номеров "8...", "07", ограничение количества цифр в номере), защита от параллельного включения в линию "левых" телефонных аппаратов, выборочная блокировка отдельных конкретных номеров (применяется только в сложных компьютеризованных устройствах).

Блокираторы выхода на межгород

Выполняют функцию запрета междугородных звонков с телефона. Используются разные методы: блокировка количества цифр номера, блокировка номеров "8...", "07". Являются оперативным решением проблемы на месте. Вторым вариантом может быть отключение от междугородной связи по заявлению на АТС.

Индикаторы занятости линии

Простейшие устройства, позволяющие видеть, используется ли в данный момент линия параллельным абонентом, или нет. Удобны при установке параллельных телефонов вне зоны слышимости друг друга и интенсивном их использовании.

Анти-АОНы

По сути — вредоносные устройства, вмешивающиеся в протокол работы АТС. Они посылают помехи в линию в момент срабатывания аппаратуры АОН, что не позволяет принимающей вызов стороне автоматически определить ваш номер. Более цивилизованным способом является отключение автоматики по заявлению на АТС (после этого ваш номер не будет определяться частными АОНа-ми). Следует знать, что Анти-АОН не является защитой от определения вашего номера компетентными службами.

Адаптеры спаренных линий

На спаренных линиях связь осуществляется по одной паре проводов для двух абонентов с различными номерами (за счет изменения полярности линии). Пользоваться телефоном эти абоненты могут только поочерёдно. Одна из проблем таких линий заключается в пониженном напряжении вызывного сигнала (чтобы вызов не просачивался ко второму абоненту). Адаптер позволяет повысить напряжение вызова, что обеспечивает надежное срабатывание всех типов телефонных аппаратов на всех типах спаренных линий (без адаптера некоторые ТА могут не звонить).

Адаптеры АВУ-ВЧ

Аппаратура высокочастотного уплотнения предназначена для подключения нескольких абонентов по одной проводной линии. Как правило, из блока АВУ-ВЧ к абоненту выводится трехпроводная линия (третий провод для звонка). Адаптер АВУ-ВЧ предназначен для преобразования такой линии в обычную с возможностью подключения любых телефонных аппаратов.

Адаптеры АТС "Квант"

Электронная АТС "Квант" характеризуется низким напряжением в линии (5-15 В), что не обеспечивает надежной работы многих электронных телефонных аппаратов. Адаптер предназначен для устранения этого недостатка и обеспечения подключения к такой АТС любых телефонных аппаратов.

Автоматические предохранители

Защищают линию от проникновения в нес высокого напряжения или помех (например, вследствие некорректно сделанной проводки в помещении абонента или ее замыкания).

Схемы удержания линии

Обеспечивают удержание линии при переходе от одного телефонного аппарата к другому (на первом трубка положена).

Схемы переадресации вызова

Устанавливаются там, где имеется не менее двух телефонных линий и обеспечивают перевод всех входящих на одну из линий звонков по другому номеру (посредством соединения с этим номером через вторую линию). Некоторые современные электронные АТС могут обеспечить такой сервис даже при наличии только одной линии.

Устройства дистанционного управления

Телефонная линия может быть использована для дистанционного управления (включения/выключения) самыми разнообразными устройствами. В этом случае, как правило, после набора номера и соединения используется набор в так называемом частотном режиме (тоновый набор) или специальное устройство — биппер. Набираемые цифровые комбинации являются командами и управляют устройствами.

Устройства охраны помещений

Специальные приставки соединяемые с системой охраны помещений и телефонной линией. При срабатывании охранных датчиков такая приставка дозванивается по заранее заданному номеру (номерам) и выдает заранее заданное (записанное) сообщение.

Это далеко не полный перечень встречающихся сервисных телефонных приставок. Заметим, что большинство присутствующих на рынке устройств работает только с импульсным набором номера. Применение КМОП микросхем с низким энергопотреблением позволяет запитывать устройства непосредственно от телефонной линии. Практическая реализация логических схем обработки телефонных сигналов (переадресация, коммутация и т.п.) возможна как на базе жесткой логики, так и на основе ИС программируемой логики, микроконтроллеров, микрокомпьютеров.

1.2.1 Схемы электрического питания

При разработке сервисных телефонных приставок возникает проблема питания устройств Некоторые схемы, предназначенные для обеспечения питания непосредственно от телефонной линии, приведены ниже

Схема питания с использованием стабилизатора КЖ101 представлена на рис. 1.2-1. Схема позволяет получить стабильное выходное напряжение, задаваемое стабилитроном VD2 с максимальным током стабилизации не более 300 мкА. Несложный подсчет позволяет определить, что активная составляющая эквивалентного сопротивления КЖ101 (подключенного параллельно телефонной линии) лежит в пределах 200-600 кОм. В то же время. минимально допустимое сопротивление по ГОСТ [2] составляет 300 кОм. Необходимо помнить, что. в основном, при работе схемы телефонный аппарат и цепи питания приставки включены параллельно, поэтому их сопротивления суммируются Если телефонный аппарат вносит около 400-800 кОм, то для получения суммарного сопротивления большего 300 кОм необходимо, чтобы блок питания имел эквивалентное сопротивление большее 900 кОм На практике, на большинстве отечественных АТС устойчиво рабо-

тают схемы с параллельным сопротивлением вплоть до 100 кОм. но эта предельная величина не рекомендуется для разработчиков. особенно, если схема подлежит сертификации и регистрации.

На рис. 1.2-2 приведена схема питания, обеспечивающая плавающее напряжение питания при фиксированном максимальном токе потребления от телефонной линии. Данная схема с успехом может применяться в простых устройствах, где не предъявляются высокие требования к стабильности напряжения и, в то же время, когда необходимо запитать устройство через увеличенное сопротивление.

На рис. 1.2-3 приведена схема электропитания с фиксированным напряжением и фиксированным максимальным током потребления от линии Принцип работы заключается в следующем.

В режиме ожидания емкость С1 заряжается до напряжения телефонной линии (48-60 В) через токоограничивающий резистор R1. В зависимости от области применения схемы, емкость конденсатора С1 может колебаться в пределах 220,0-1000,0 мкФ, что оказывает влияние на время первоначальной зарядки, а также длительность цикла поддержания постоянного напряжения на выходе схемы питания В начале цикла активной работы телефонной приставки (повышение тока потребления) емкость С1 плавно разряжается до напряжения стабилизации VD2 (Uвых), обеспечивая во время разряда постоянное напряжение на выходе. В зависимости оттока потребления приставки, длительность цикла стабилизации может составлять десятки секунд, чего во многих случаях достаточно для выполнения алгоритма работы, заданного разработчиком.

Схема электропитания от телефонной линии с подпиткой во время рабочего цикла приставки приведена на рис. 1.2-4. Принцип работы схемы заключается в следующем.

В исходном состоянии высокий уровень с выхода DD1.1 открывает транзистор VT1, тем самьм закрывая ключ DA1. В это время электронная часть приставки запитывается от простейшего стабилизатора VD5, R4, VD6, С2. Ток ограничивается сопротивлением R4. выбираемым достаточно большим, чтобы нс оказывать влияния на телефонную линию по ГОСТ [2]. Если в каком-либо режиме приставке требуется больший ток от стабилизатора (до 10-20 мА), транзистор VT1 открывается, соответственно, через Rl, VD2, R2, Cl, VD3, открывается ключ DA1, подключая параллельно R4 дополнительное сопротивление подпитки R3. выбираемое в пределах 1,2-10 кОм, что позволяет стабилизировать выходное напряжение +Еп на заданном уровне при максимальном токе Схема позволяет организовать электропитание приставок с суммарным потреблением до 20 мА. Следует только помнить, что во время набора номера с телефона, подключенного к приставке, подпитка должна быть отключена.

Для питания различных цепей телефонных приставок требуется напряжение от 3 и выше вольт, в зависимости от типа применяемых вентилей (процессоров). Специальные микросхемы импульсных преобразователей напряжения фирмы MAXIM МАХ866. МАХ864 можно с успехом использовать для получения стабильного выходного напряжения до 5 В при входном напряжении около 1 В. На рис. 1.2-5 приведена схема включения МАХ866 с минимальным количеством навесных элементов. Преобразователь

напряжения DA1 начинает работать при появлении на входе LX напряжения свыше 0, 8 В, что происходит вследствие падения напряжения на кремниевых диодах VD 1, VD2 при снятии трубки телефонного аппарата ТА. Допустимый ток потребления от линии не превышает 35 мА [2]. С учетом потребления телефонного аппарата (обычно 10-25 мА) и собственного потребления DA1 (до 50-100 мкА), ток в нагрузке может достигать 10-15 мА. чего достаточно для решения многих практических задач.

С помощью микросхемы МАХ864 можно получить двухполярное питание +-3 В для питания прецизионных операционных усилителей в схемах сравнения. Использование подобных однокристальных преобразователей напряжения обычно оправдано в достаточно сложных схемах обработки (например, с применением PIC-контроллеров фирмы MICROCHIP).

1.2.2 Детекторы звонка

В большинстве современных АТС в качестве сигнала вызова используется переменное напряжение частотой 12-25 Гц и амплитудой до 150-200 В (в норме, не менее 90 В). Для формирования импульсов приема посылки вызова используются логические схемы с фильтрующими RC-цепями. которые необходимы для выделения огибающей сигнала вызова. Сформированные таким образом импульсы подаются на схему обработки телефонной приставки. На рис 1.2-6 приведены осциллограммы входных и выходных сигналов

На рис 1 2-7 представлена схема приема вызова, рекомендуемая для использования в устройствах, питаемых от сети 220 В через понижающий трансформатор. Принцип работы схемы заключается в следующем:

В исходном состоянии на входах 1,2 элемента DD1 1 поддерживается единица через VD4 и R3 от источника питания При поступлении переменного напряжения вызова через резистор R1 происходит зарядка конденсатора С1 в соответствии с полярностью диода VDl Таким образом, во время вызова вход 2 DD1 1 находится в состоянии логического нуля, и на выходе 3 DD1 1 появляется единица Формирующие цепочки VD5, С2, VD6. R4 обеспечивают необходимую длительность выходных импульсов, а

конденсатор СЗ сглаживает фронты импульса на выходе Схема может непосредственно подключаться к счетчику блока обработки

На рис. 1 2-8 приведена схема входного узла для использования в устройствах, питаемых от телефонной линии. Принцип работы схемы заключается в следующем.

В исходном состоянии на выходе 3 DD1 1 поддерживается высокий уровень При поступлении вызова на вход схемы через цепочку R1, С1. VDl происходит заряд емкости С2, что обеспечивает срабатывание элемента DD1 1 Емкость СЗ быстро разряжается через диод VD3, формируя таким образом передний фронт выходного импульса. Задний фронт формируется после окончания вызова путем заряда СЗ через резистор R4. Элементы схемы R3, С2 рассчитаны таким образом, чтобы предотвратить срабатывание элемента DD 1.1 при кратковременных импульсах помех в телефон

ной линии Следит помнить, что в реальной телефонной линии при подъеме (опускании) трубки телефонного аппарата наблюдаются серии коротких импульсов дребезга амплитудой до 60 В. что может привести к ложному срабатыванию схемы приема вызова и всего устройства в целом. Входной узел должен обладать определенной инертностью, что достигается практической настройкой путем подбора RC-цепи на входе элемента DD 1 1.

Еще одна схема приема посылки вызова приведена на рис 1 2-9 В этой схеме применяется выборка импульсов с телефонной линии по частоте следования — своеобразный "цифровой фильтр".

В состав схемы входят.

• счетчик DD2. осуществляющий счет импульсов. снимаемых с линии.

• узел приема и формирования импульсов с линии в составе DD1.1, Rl, VD1, VD2, Cl, R2:

• тактовый генератор "строба" на DD1.2, DD1.3 Частота внутреннего генератора равна или чуть ниже 4 Гц. Генератор формирует строб длительностью около 0,25 с, открывающий счет микросхемы DD2. За время длительности строба на

синxpoвxoд DD2 поступает 6-7 имульсов. и на выходе 5 появляется короткий импульс. Исполнительное устройство может быть выполнено в виде триггернои схемы или с простейшей цепочкой накапливания (диод + емкость) При частоте следования входных импульсов менее 25 Гц счетчик DD2 не успевает сосчитать до б-7 и вновь обнуляется. Таким образом, варьируя элементы тактового генератора (изменяя длительность строба), можно настроить анализатор на нужную частоту анализа посылки вызова с АТС. Входной узел на DD1.1 с введенным последовательным стабилитроном VD1 обеспечивает прием импульсов с линии при снижении напряжения в линии ниже 30 В. Емкость С1 может быть в пределах 180-1000 пФ, что позволяет отфильтровав "дребезг" и более качественно сформировать синхроимпу льсы на входе DD2.

Во многих случаях необходимо запирать входной узсл на время набора номера (в линии присутствуют не посылки вызова, а импульсы набора номера 60 В, 10 Гц) На рис 1 2-10 приведена схема запирания входного узла

1.2.3 Схемы коммутации телефонных аппаратов

Ключи коммутации телефонных аппаратов (ТА) с линией являются, пожалуй, одним из наиболее сложных элементов сопряжения в микро-АТС.

Различают два вида коммутации:

1) По минусу питания схемы

2) По плюсу питания схемы.

Комбинацией этих двух методов можно реализовать любой способ электронного подключения (коммутирования) ТА к линии. Рассмотрим их в отдельности.

На рис. 1.2-11 приведена простая схема ключа с использованием микросхемы 1014КТ1А по минусу питания. Схема обеспечивает надежную работу при максимальном токе коммутации до 110 мА и импульсном напряжении до 200 В Управляющее напряжение не должно превышать 3.5-5 В.

Достоинства схемы:

• высокое качество коммутации (сопротивление в открытом состоянии не превышает 10 Ом):

• простота схемного решения;

• совместимость с КМОП-логикой,

• сверхнизкое потребление по управляющему входу (устойчиво переключается через сопротивление до 10 МОм) Недостатки схемы

• Невозможность простым схемным решением реализовать контроль за состоянием телефона (снята трубка или положена), что ограничивает применение этого способа коммутаций.

На рис 1.2-12 представлена схема коммутации по плюсу литания. Достоинством такой схемы является возможность увязки в схеме с общим корпусом различных узлов телефонной приставки:

узла подъема трубки (контроля телефона), узлов коммутации, схемы обработки и пр., достаточно простым способом. Коммутационные свойства этой схемы так же высоки, так как в основе лежит токовый ключ 1014КТ1А Принцип работы заключается в следующем.

При подаче на базу VT1 логической единицы напряжение на управляющий вход DA1 не подается. Емкость С1 разряжена, ключ DA1 закрыт, мост VD6-VD9 также закрыт и телефонный аппарат изолирован от линии по плюсу. При подаче на базу VT1 логического нудя напряжение телефонной линии, за счет падения на VD4, VD5 и, частично — диодах моста VD6-VD9. через резисторы Rl, R2 поступает на управляющий вход 1 DA1. Цепочка VD2, С1 обеспечивает стабильность включения ключа при импульсных помехах на линии (например, при наличии импульсов набора номера). Телефон включается по плюсу в линию.

Еще один способ коммутации ТА по плюсу питания схемы с использованием оптопары АОТ101А приведен на рис. 1.2-13. Ди-одно-транзисторный оптрон позволяет осуществить гальваническую развязку цепи управления и ключа коммутации, в качестве которого выступает транзистор КТ972А. Транзистор открывается напряжением с линии через Rl, обеспечивая коммутацию ТА на линию. Следует отметить, что сопротивление в открытом состоянии у транзистора КТ972А несколько выше чем у микросхемы 1014КТ1А, кроме этого, при наличии импульсов в телефонной линии открытое состояние транзистора поддерживается лишь за счет переходных процессов в полупроводнике. Это может несколько ухудшить соответствие схемы коммутации нормам ГОСТ [2]. Для коммутации телефона либо разговорного ключа ТА могут также использоваться схемы импульсных ключей на составных транзисторах, приведенные на рис 1 2-14. 1.2-15. 1.2-16.

Эти схемы применяются в телефонных аппаратах импортного и отечественного производства для формирования импульсов набора номера, но с таким же успехом их можно применять в любых телефонных приставках в качесгве ключей коммутации по плюсу схемы.

1.2.4 Датчики подъема трубки

Для контроля состояния телефонного аппарата (трубка снята, либо трубка положена на рычажный переключатель) используется последовательный датчик тока. На рис. 1.2-17.1.2-18 показаны схемы включения датчиков тока.

Сопротивление телефонного аппарата по постоянному току при положенной трубке превышает 300 кОм, поэтому при стандартном напряжении в линии 48-60 В на сопротивлении R практически не выделяется никакого напряжения. При снятии трубки с ТА напряжение в линии находится в пределах 10-15 В, а сопротивление телефонного аппарата составляет 500-700 Ом, что позволяет выделить на сопротивлении R либо диодах VD1, VD2 около 1,5 В, чего достаточно для срабатывания узла подъема трубки. Схему с двумя диодами использовать предпочтительнее вследствие стабильности падения напряжения на р-n переходах кремниевых диодов (около 0.7 В на диод). Сопротивление каждого диода составляет около 18 Ом, что в сумме составляет 36 Ом и достаточно хорошо согласуется с нормами ГОСТ [2].

На рис 1.2-19 приведена схема узла подъема трубки на основе микросхемы КР561ЛА7. Схема работает следующим образом. При подъеме трубки телефонного аппарата с рычажного переключателя на диодах VD1, VD2 выделяется напряжение около 1 В, что достаточно для открывания транзистора VT1. На выходе 3 DD1.1 появляется высокий уровень, и через резистор R2 происходит заряд емкости С1. Через время не более 2 секунды происходит переключение элемента DD1.2. и на выходе 4 появляется нулевой уровень, показывающий, что с телефонною аппарата сняли труб-

ку. Цепочка R2, С1 с постоянной времени 2 секунды предназначе-на для фильтрации коротких импульсов помех в линии (дребезг, вызов 25 Гц, набор номера).

На рис. 1.2-20 показана схема узла подъема трубки, совмещенного со схемой коммутации телефонного аппарата по минусу питания. Схема позволяет не только анализировать состояние телефона, но и отключать телефонный аппарат от линии в соответствии с логическим алгоритмом блока обработки (например, на время, необходимое для пропуска некоторого количества посылок

вызова с АТС). В данной схеме отключение телефонного аппарата происходит при подаче логического нуля на вход 1, что приводит к замыканию на корпус через VD2 управляющего входа 1 микросхемы DA1. Цепочки VD1, С1, а также R5, С2 выполняют одинаковую функцию — предотвращение срабатывания узла подъема трубки от коротких одиночных импульсов в линии, а также сигнала вызова и импульсов набора номера. Делитель R2, R3 обеспечивает необходимое напряжение на управляющем входе микросхемы DA1

В телефонных приставках, питаемых от сети переменного тока 220 В через понижающий трансформатор, можно применять схему узла подъема трубки на транзисторах (см. рис. 1.2-21). Отличие этой схемы от предыдущих состоит в том, что последовательно с телефонным аппаратом ничего не включается. Датчик тока — стабилитрон VD2. находится между линией и внешним источником питания Еп (напряжение питания нс менее 25 В) При опущенной трубке ТА напряжение в линии составляет 48-60 В, диод VD1 заперт, на стабилитроне VD2 отсутствует падение напряжения. а значит, транзистор VT2 закрыт. VT3 открыт по цепочке R5, коллектор VT2, R6. Реле Р1 находится в сработанном состоянии (контакты К1.1 замкнуты). При подъеме трубки ТА напряжение в линии падает до 5-20 В (в зависимости от типа телефонного аппарата), диод VD1 открывается, соответственно, падение напряжения на стабилитроне VD2 открывает VT1. VT2 закрывается по цепочке +Еп, эммитер-коллекгор VT1, R4, база VT2. Реле Р1 отключается. контакты К1.1 размыкаются, подавая информационный сигнал о снятии трубки ТА. Цепочка С1, R3, а также инерционность обмотки реле Р1 не позволяют перекоммутировать реле Р1 при наборе номера с телефонного аппарата, а также предотвращают срабатывание реле при прохождении вызова на ТА. Преимуще-

ством этой схемы является практически полное соответствие ГОСТ [2], так как: во-первых, последовательно телефону не включается сопротивление, а во-вторых, при наборе с телефонного аппарата за счет диода VD1 влияние схемы подъема трубки на ТА ничтожно мало и составляет более 3 МОм параллельного сопротивления

На рис 1 2-22 приведена схема ключа на разрыв линии.

В состав схемы входят:

• мост—VD1-VD4,

• ключ—DA1:

• зарядная цепочка — С1, R1

• выпрямительный диод—VD5:

• развязывающая цепь R2, С2, R3.

В исходном состоянии (когда от генератора поступает последовательность импульсов запуска) ключ DA1 открыт, так как падение напряжения на цепи Cl, R1 равно напряжению открыва-ния DA1. Соответственно, открыт мост VD1-VD4, и положительный линейный провод замкнут накоротко через прямые переходы диодов VD1-VD4. При необходимости осуществить разрыв линии прекращают подачу импульсов запуска от генератора. Емкость Cl разряжается через сопротивление R1, ключ DA1 закрывается, и, соответственно, закрывается мост VD1, VD4, разрывая тем самым плюсовую линейную шину. Время разрыва определяется управляющим внешним устройством, необходимо только учесть время реакции цепи R1, C1.

1.2.5 Униполярное подключение сервисных приставок

В оборудовании большинства современных АТС для питания линий абонентов используется постоянное напряжение 48-60 В. Это напряжение служит для формирования импульсов набора номера, а также питания цепей памяти телефонного аппарата при положенной трубке и микрофонных цепей в процессе разговора.

Обычно телефонные аппараты допускают любую полярность подключения к телефонной линии, так как на их входе используется диодный мост. С помощью рычажного переключателя к линии подключается либо схема звонка, либо номеронабиратель, балансные схемы и усилители. На практике, к сожалению, не все ТА работают одинаково хорошо при различной полярности подключения. Некоторые из них не позволяют, например, набрать номер, если не "угадана" полярность подключения телефона к линии.

Радиолюбители и конструкторы сервисных телефонных приставок (концентраторов, микро-АТС, сигнализаторов и пр.) обыч-но, для упрощения электронной схемы, используют полярное подключение к линии. Это наблюдается примерно в 80% интересных и оригинальных схем по телефонии, опубликованных в популярной литературе. В принципе, это оправдано, если разрабатываемая приставка подключается к декадно-шаговьм, квазиэлектронным и некоторым типам электронных АТС, в которых один раз заданная полярность выходного напряжения не изменяется во всех режимах работы (исключая режим вызова 100-150 мВ, 25 Гц). На таких станциях возможна лишь механическая перепо-люсовка при проведении ремонтных работ на линии.

Однако в последнее время стали встречаться АТС (в основном импортные), которые производят смену полярности питания абонента при переключении режимов соединения. Например, если при наборе номер с ТА, подключенного к такой АТС, наблюдаются импульсы набора положительной полярности амплитудой 48-60 В, то в режиме разговора, полярность может измениться на противо-ложную (-10...-20 В). Это же касается и таксофонов, в которых отсчет времени разговора (кассирование) осуществляется кратковременным изменением полярности линии. Если для обычного телефона это не страшно, то у приставок с заданной полярностью подключения это может вызвать сбои в работе или отказ. Логичным было бы на вход каждой приставки поставить диодный мост, но в этом случае при отсутствии отдельной схемы звонка, мы лишаемся возможности получить нормальную посылку вызова с

АТС, так как происходит выпрямление переменной составляющей напряжения вызова. Телефон, подключенный через мост, не будет звонить!

Решением проблемы является использование дополнительной модуляции синхронно с посылками вызова АТС. На рис. 1.2-23 приведена структурная схема, реализующая этот метод формирования вызова.

При приеме вызова с АТС приставка синхронно осуществляет дополнительную модуляцию сигнала с линии либо на своем входе, либо выходе (показано пунктиром). В качестве ключа лучше всего использовать транзисторы КТ503Е либо 1014КТ1А,В. В качестве диодов VD1...VD4 лучше использовать КД102А,Б. От номинала сопротивления R1 зависит глубина дополнительной модуляции. При номинале R1 в пределах 2,7-3,3 кОм осуществляется глубокая модуляция, а в пределах 6,8-10 кОм — частичная модуляция.

Следует отметить, что применение еще одного моста (один диодный мост находится в телефонном аппарате) несколько ухудшает параметры ТА, так как каждый диод вносит дополнительное последовательное сопротивление порядка 10-18 Ом. Наилучшим схемным решением является использование в качестве управляющего для ключа DA1 напряжения, непосредственно снятого с линии.

На рис. 1.2-24 приведена принципиальная схема узла дополнительной модуляции. Работа схемы при входящей связи аналогична описанной выше. Транзистор VT1 выполняет функцию

синхронизации дополнительной модуляции при поступлении вызова с АТС При исходящей связи (наборе номера с ТА) цепочка модуляции остается выключенной (транзистор VT2 закрыт)

Узел может использоваться в качестве входного в различных телефонных устройствах.

1.3.1 Разветвитель номера 1х2 с питанием от телефонной линии

На рис. 1.3-1 представлена принципиальная схема разветвителя номера 1х2 с питанием от телефонной линии. В состав схемы входят:

• входной узел обработки посылки вызова — Rl, Cl, R2, VDl,VD2,R3,C2,DD1.3.

• счетный узел DD2;

• ключ коммутации телефонов на линию — DA1, мост VD20-VD23, VTl

• ключ блокировки ТА2 — DA2, VT3;

• к люч блокировки ТА1 — DA3, VT2;

• релевремени 50 с — R5, СЗ;

• реле времени 10 с —R8, С5, DD1.4;

• цепи питания -60 В: VD25, R23, С15. 8 В: VD26, R24, C16,VD27

Принцип работы

При включении в телефонную линию согласно обозначенной полярности, С15 заряжается до +60 В, С16 заряжается до +8 В (питание микросхем). В режиме ожидания оба телефона отключены от линии вследствие того. что ключ DA1 заперт по цепочке:

+8 В с выхода DD 1.1. база VT 1, нулевой потенциал на коллекторе VT1 поддерживает нуль на управляющем входе DA1 (это не следует проверять осциллографом!).

При поступлении вызова на входной узел DD1.3 ИС счетчика DD2 подготавливается к счету вследствие обнуления СЗ через цепочку R4, VD3, и далее, по заднему фронту сформированных импульсов, поступающих на вход 14 DD2, производится подсчет (осциллограф рекомендуется подключать либо на выход DD1.3, либо на выходы DD2, для исключения шунтировання мегаомных цепей)

Порядок дозвона до первого абонента (ТА1)

После окончания второй посылки вызова высокий уровень появляется на выходе 4 DD2, счет останавливается, включается ТА1 (по цепочке: R9, VD8. база VT3, нуль на входе DD1.2, нуль на базе

VT1, открывание DA1, мост VD20-VD23 подключает ТА1 к плюсу телефонной линии). Телефон ТА2 при этом блокируется за счет отключения DA2. Третья посылка вызова (100-200 В, 25 Гц) поступает только на ТА1.

Порядок дозвона до второго абонента (ТА2)

Если между первой и второй посылками вызова пауза больше чем 9-10 секунд (то есть входящий абонент использует логический номер: набор номера, одна посылка вызова, сброс линии, пауза 10 секунд, повторный набор номера), то реле времени R8, С5 переключает элемент DD1.4. При этом включается ТА2 (по цепочке: R10, R15, база VT2, нуль на входе DD1.2, нуль на базе VT1, открывание DA1 и моста VD20-VD23). Первый телефон ТА1 блокируется вследствие закрытия ключа DA3 (через "0" на коллекторе VT2), вызов поступает на ТА2.

Исходящая связь (на примере ТА1)

В исходном состоянии на верхних по схеме выводах ТА1, ТА2 поддерживается +60 В с С15 через VD24. При снятии трубки на ТА1 на резисторе R16 кратковременно выделяется около 2 В, что приводит к блокировке DA2 (через коллектор VT3), а также к открытию ключа коммутации VT1, DA1. Телефон ТА1 подключается к линии, и на резисторе R 16 поддерживается до 2 В, обеспечивая коммутацию первого аппарата на линию. При наборе номера емкость С10, а также цепочка R14, С8, VD 14 не позволяют разблокировать коммутацию.

1.3.2 Разветвитель линии 1х2 с неполярным включением

Двукратный набор номера как принцип избирательного доз вона до выбранного телефонного аппарата подразумевает подсчет количества посылок вызова с АТС. И тем не менее от счетчика можно отказаться. На рис. 1.3-2 приведена принципиальная схема разветвителя номера абонента 1х2, работающего по принципу анализа длительности паузы между посылками вызова АТС.

Стандартная длительность паузы составляет 3-4 секунды. Если после первой посылки выюва (25 Гц, 120 В) пауза затягивается более чем на 6-7 секунд, то автоматически после повторного набора вызов поступает на дополнительный телефонный аппарат Если пауза имеет стандартную длительность, то после второй посылки вызова схема подключает к линии первый (основной) телефонный аппарат.

В состав схемы входят

• узел униполярного подключения — VD1-VD6, VT1, R1, R2, VT2, VT3, с формирователем вызова — VT4, R5, R6.

• схема блокировки ТА1 — DA1, VT5, DD2.1, DD2.2, R7, R9,R8,R10,C3,

• схема блокировки ТА2 — DA2, VT6, DD2.4, DD2.3, R15,R14,Rf3,R12,C4.

• цепь приема и обработки посылки вызова — С1, R3, R4, С5, R16, VD13, Dl.1, VD14, R17, DD1.2, С6;

• таймер 8-10 секунд для включения основного аппарата ТА1 —VD15, R18, С7, DD1.3.

• таймер контроля длительности паузы 6-7 секунд для включения дополнительного аппарата — VD19, R19, C8,DD1.4;

цепь питания — R11, VD7, VD8, С2

При включении в телефонную линию (48-60 В) емкость С2 заряжается до напряжения 7-8 В. Ключи DA1, DA2 открыты через R7, R 15. Оба телефона подключены к линии параллельно.

Исходящая связь

При подъеме трубки на одном из аппаратов второй отключается (в соответствии со стандартной процедурой работы блокиратора). Отключение происходит при закорачивании управляющих входов DA1, DA2 через диоды VD11, VD10 на корпус элементами DD2.2 и DD2.3. Резисторы R9 и R14 — датчики поднятия трубки на соответствующем телефонном аппарате.

Входящая связь

При приеме первой посылки вызова оба телефона не звонят, так как транзистор VT4 закрыт и, соответственно, формирователь вызова отключен. Телефоны ТА1 и ТА2, подключенные через мост VD1-VD4, звонить не будут. Одновременно, первая посылка вызова с АТС обрабатывается DD1.1 и DD1.2, и на выходе 3 DD1.2 появляется логическая единица, которая запускает оба таймера (RC-цепочки R18, С7 и R19, С8). Через 8-10 секунд единицей с выхода 11 DD1.3 включается ТА1 (если ранее не сработает элемент DD1.4). Емкость С8 разряжается через VD17 после окончания стандартной паузы 3-4 секунды с приходом второго импульса посылки вызова. Если вторая посылка вызова не пришла в течение 6-7 секунд (т.е. звонящий абонент повесил трубку и начал повторный набор номера), то элемент DD1.4 сработает раньше, чем DD1.3. и включит второй телефон ТА2 (единицей на выходе 10 DD1.4). Одновре-

менно с включением одного из телефонов, через VD9 или VD12 включается VT4 (формирователь вызова), и один из телефонов начинает звонить.

Устойчивая работа разветвителя обеспечивается на стандартных АТС с напряжением на линии 48-60 В. При выполнении двукратного набора номера нет необходимости выдерживать паузу. Протокол дозвона до второго абонента следующий: набор номера - одна посылка вызова - сброс - повторный набор номера. Дозвон до основного абонента производится обычным образом.

1.4.1 МикроАТС 1х2 с последовательным опросом

Особенностями схемы являются:

• униполярность подключения к телефонной линии:

• подавление вызова на телефон при отсутствии

обращения к данному абоненту. В состав схемы (рис. 1.4-1) входят три функциональных узла:

• узел формирования вызова, состоящий из диодного моста VD1.. .VD4, модулирующего ключа VT2, синхроцепи VD5, VD6, VT1, ключа включения модуляции DA1, нагрузочных резисторов R2, R3;

• схема приема и обработки сигналов АТС. содержащая счетчик DD2, цепь формирования импульсов счета С1, R4, VD9, DD1.1. R6. С2, VD10, VD11. С5. VD12. С4, R7. R8, цепь блокировки счета VD23, DD1.2, Сб. R14, DD1.3. R13, VT3, R15, ключи коммутации телефонов DA2, DA3,

• телефонные аппараты ТА1, ТА2.

Схема работает следующим образом. Счетчик DD2 в исходном состоянии обнулен. поэтому ключи DA2, DA3 открыты высокими уровнями, поступающими через R9 и R12. Оба телефона подключены к линии. Первая посылка вызова с АТС не приводит к срабатыванию вызывных устройств телефонов, так как ключ DA1 разомкнут и дополнительная модуляция вызывного сигнала на нагрузке (R2, R3) отсутствует.

Через цепь С1, R4, DD1.1 осуществляется счет посылок вызова с АТС. Переключение счетчика DD2 происходит по заднему фронту сформированных импульсов и приводит к последовательному включению и отключению ключей DA2 и DA3. В результате, телефоны ТА1 и ТА2 звонят поочередно по 4 звонка каждый до тех пор, пока трубка какого-либо из них не будет снята. Ключ включения модуляции DA1 открывается через цепь VD13, VD14.R16.

При снятии трубки на одном из телефонов (ТА1 или ТА2) на резисторе R15 выделяется напряжение около 1 В, которое открывает транзистор VT3 и приводит к срабатыванию цепи блокировки счета DD1.3, DD1.2. Нулевой уровень на выходе DD1.2 запрещает

счет DD2 через диод VD23. Это необходимо для того. чтобы импульсы набора номера не воспринимались счетчиком DD2. В дальнейшем связь происходит обычным образом, так как диодный мост VD 1.. .VD4 без дополнительной модуляции не влияет на набор номера и передачу информации. Таким образом, описанная схема реализует следующие режимы работы:

• при исходящей связи — эквивалентно двум

параллельно подключенным телефонным аппаратам;

• при входящей связи — поочередный дозвон до каждого из абонентов.

1.4.2 МикроАТС 1х2 с функцией переадресации вызова

Данная микроАТС предназначена для подключение к одной телефонной линии двух аппаратов с добавлением некоторого сервиса. Первый абонент — Секретарь, второй — Директор. Основные возможности и характеристики МикроАТС следующие:

• прием вызова с линии только на телефон Секретаря.

• переадресация вызова с телефона Секретаря на телефон Директора,

• беспрепятственное подключение к линии телефона Директора;

• отключение телефонного аппарата Секретаря при входящей или исходящей связи с телефона Директора,

• простота схемы, минимальное количество

соединительных проводов.

Принципиальная схема устройства представлена на рис. 1.4-2. В состав схемы входят два модуля, соединенные трехпроводной линией.

Модуль А (Секретарь):

• телефонный аппарат Секретаря — ТА 1;

• ключ блокировки ТА1 — DA1;

• мост подавления вызова — VD3-VD6;

• цепь задержки отключения ТА1 — Cl, Rl, VD1, VD2;

• кнопка вызова — КН1. Модуль Б (Директор):

• телефонный аппарат Директора—ТА2, датчик узла поднятия трубки — R4;

• узел поднятия трубки—VT1, R5. DD1.1, R7,C4, DD1.2;

• генератор вызова — DD1.3, DD1.4, R8, R9, С5;

• повторитель вызова — VT2;

• динамическая головка — WA 1;

• цепь питания от телефонной линии — R6, VD7, C3,VD9;

• диод разделения источников питания — VD8;

• внешнее питание схемы вызова — Е11внеш.

Принцип действия схемы заключается в следующем. В исходном состоянии, когда трубки телефонов ТА1, ТА2 положены на аппараты, высокий уровень с выхода 4 DD1.2 запускает генератор вызова на элементах DD1.3 и DD1.4.

Цепь питания WA1 замкнута на корпус через достаточно высокое сопротивление R3. поэтому динамическая головка не воспроизводит сигнал вызова. Но в тоже время, переменное напряжение частотой около 1 кГц через разделительную цепь С2, R2 поступает на управляющий вход DA1, предварительно выпрямившись на диодах VD1, VD2. Все это поддерживает ключ DA1 в открытом состоянии и телефон секретаря ТА1 подключен к телефонной линии.

Входящая связь

При поступлении вызова с АТС (120 В, 25 Гц) звонит только телефон Секретаря ТА1. так как переменное напряжение вызова выпрямляется с помощью моста VD3 - VD6 и поступает в модуль Б в виде постоянного с незначительными пульсациями, вызывное устройство ТА2 не отрабатывает такой сигнал, и телефон Директора не звонит.

При необходимости переключить разговор на Директора, Секретарь кратковременно нажимает кнопку КН-1, в результате чего замыкается цепь питания WA1, и директор получает сигнал вызова. Директор снимает трубку с аппарата и продолжает разговор. В то же время, напряжение, снимаемое с датчика R4, открывает транзистор VT1 и далее последовательно переключает DD1.1 и с задержкой 2 с элемент DD1.2, это, в свою очередь, приводит к отключению генератора вызова.

Соответственно, переменное напряжение 1 кГц уже не поступает на управляющий вход DA1, в результате чего через 5-8 секунд (что определяется временем разряда С1 через R1 и вход 1.8 DA 1) отключается ключ DA1. Телефон Секретаря блокируется, и разговор Директора им не прослушивается. Время задержки отключения DA1 специально выбрано таким образом, чтобы неко

торое время держать оба телефона ТА1, ТА2 подключенными параллельно, а значит — передать необходимую информацию от Секретаря Директору. Во время отключения ТА1, в трубке ТА2 слышен характерный щелчок, что позволяет Директору определить время. когда беседа может быть конфиденциальной.

Исходящая связь

Исходящая связь с телефона Секретаря (ТА1) не имеет особенностей за исключением того, что телефон Директора не "позванивает" во время набора номера. При подъеме трубки с аппарата Директора (ТА2) аналогичным образом отключается генератор вызова, и через 7-10 секунд с момента поднятия трубки телефон Секретаря отключается от линии. Если трубка на ТА2 была снята в момент разговора с ТА1, телефон Секретаря также отключается с задержкой 7-10 секунд. При отсутствии внешнего питания 9 В, микроАТС поддерживает все режимы за исключением формирования вызова, так как источник питания от телефонной линии не обеспечивает достаточного тока для работы динамической головки WA.

1.4.3 Приставка "Директор-секретарь"

Принципиальная схема приставки приведена на рис. 1.4-3. В состав схемы входят:

• узел подъема трубки первого телефона (ТА1) — VD1 VD2, VT1, VT2,.C1, Rl. R2, R3, R4, реле Р1;

• узел подъема трубки второго телефона (ТА2) — VD12 VD13, VT5, VT6, VT7, С6, С7, R13, R14, R15, R16, R17,R18,.R19, реле Р2;

• Формирователь входных импульсов — DD 1.1, DD 1.2;

• счетчик числа импульсов — DD2, VD10, VD11, VD9 С5, R9, R10;

• блок питания — DA1, DA2, VD14, С8, R20.,ТР1. Принцип работы схемы заключается в следующем. В исходном состоянии реле Р1 и Р2 находятся в сработанном состоянии таким образом, что контактами реле К 1.1 к телефонной линии подключен ТА1, а контактами К2.1 к телефонной линии подключен узел формирования на элементах DD 1.1 и DD1.2. При этом включение реле Р1 обеспечивается подачей логической единицы с выхода 3 микросхемы DD2 через VD10, эмиттерный повторитель VT3, R11. Включение реле Р2 обеспечивается инвертированием на транзисторе VT6 логического "0" с выхода 4 DD2.

В этом состоянии каждый из двух телефонов ТА1 и ТА2 может быть скоммутирован на линию простым поднятием трубки. Так для телефона ТА2 это выглядит следующим образом: подъем трубки (ток по цепи +25 B,VD13, R13,VD12, ТА2, корпус) вызывает падение напряжения на стабилитроне VD13 и, соответственно, появление +25 В на коллекторе VT5. Это вызывает срабатывание ключа VT6 и с небольшой задержкой отпускание реле Р2, при этом контакты К2.1 подключают ТА2 к телефонной линии.

При приеме вызова два первых звонка поступают на телефон ТА1 и на счетчик DD2 через формирователь. После окончания второго звонка напряжение логической " 1 " появляется на выходе 4 DD2, подключая к линии ТА2 и отключая ТА1. Далее в течении 25-30 с вызовы будут поступать только на ТА2. Счетчик DD2 за счет цепочки R10, С5 обнуляется, после чего цикл приема двух первых посылок вызова на ТА1 повторяется. Если трубку сняли на первом аппарате, он может кнопкой КН1 подать вызов на ТА2 и при поднятии трубки на втором аппарате (зажигании светодиода HL1) отключиться от линии.

Приведенная выше схема приставки "директор-секретарь" достаточно проста, но с успехом может применяться в небольших учреждениях, офисах. Заметим, что при отключении сети 220 В на линию коммутируется лишь второй аппарат (ТА2).

1.4.4 Устройство подключения дополнительного абонента с полным приоритетом основного.

На рис. 1.4-4 приведена принципиальная схема подобного устройства. В состав схемы входят:

• датчик тока — VD1, VD2:

• ключ включения/выключения дополнительного телефона ТА2 — DA1;

• цепи блокировки— VT1,DD1.1II, DD 1.2;

• мост запрета вызова — VD5-VD8;

• цепь питания — VD3, R4, С2, VD4. Под приоритетом подключения в данной схеме понимается выполнение двух основных функций:

• непрохождснис вызова с АТС на дополнительный телефонный аппарат ТА2;

• отключение дополнительного телефона ТА2 при поднятии трубки на основном аппарате.

Принцип действия устройства заключается в следующем. В исходном состоянии, когда трубки обоих телефонов лежат на аппаратах. на входах DD1.1 через R1 поддерживается уровень логической единицы, и. соответственно, ключ DA1 открыт положительным напряжением с выхода 4 DD1.2. Оба телефона подключены к линии. Разница лишь в том, что дополнительный телефон ТА2 подключен через мост VD5-VD8. что исключает возможность прохождения вызова с АТС на этот телефон в любом случае. При снятии трубки на основном телефоне ТА1 срабатывает датчик VD1. VD2 и через схему блокировки VT1, DD1.1, DD1.2 с задержкой в 2 секунды, определяемой R2, С1, выключает ключ DA1. Цепочка R2, С1 предотвращает самоотключение ТА2, если набор номера производится с этого дополнительного аппарата. Цепи блокировки обеспечивают отключение ТА2, даже если трубка на ТА1 была снята в тот момент, когда по дополнительному телефону велся разговор. Основной аппарат ТА1 в этом случае перехватывает линию.

1.4.5 Блокиратор параллельного телефона

Блокиратор параллельного телефона (его не следует путать с блокиратором спаренного телефона) предназначен для исключения мешающего воздействия другого телефона при занятии линии одним из них. Его применение позволяет исключить возможность прослушивания разговора, ведущегося с одного из аппаратов, на другом (блокируемом). Кроме этого, блокиратор предотвращает помехи набору номера с незаблокированного аппарата при любых манипуляциях с заблокированным. Блокиратор устраняет нежелательное "подзвякивание" второго аппарата, а также улучшает работу факса или модема, подключенного параллельно телефонному аппарату.

В состав схемы входят:

• датчик тока первого телефона ТА1 — R1;

• датчик тока второго телефона ТА2—R2;

• ключ отключения ТА1—DA1;

• ключ отключения ТА2 — DA2;

• схема блокировки ТА1 — VT2, R4. DD1.4, R6. C2,DD1.3;

• схема блокировки ТА2 — VT1, R3,DD 1.1, R5,C1